学年高中生物第四章生物的变异第17课时生物变异在生产上的应用浙科版必修47.docx
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学年高中生物第四章生物的变异第17课时生物变异在生产上的应用浙科版必修47
第17课时 生物变异在生产上的应用
知识内容
考试属性及要求
考情解读
必考
加试
杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种
a
a
1．简述杂交育种的过程，说出人工诱变的方法和诱变育种的主要特点，举例说明杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用。
2．举例说出单倍体育种和多倍体育种的过程和特点。
3．举例说出转基因技术及其应用。
4．关注转基因生物和转基因食品的安全性。
5．运用相关知识解决生产实际问题。
杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用
b
b
转基因技术
b
b
转基因生物和转基因食品的安全性
b
生物变异在生产上的应用
c
考点一 杂交育种、诱变育种（a/a）及其在农业生产中的应用（b/b）
1．杂交育种及其在生产中的应用
（1）原理：
基因重组。
（2）概念：
有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。
（3）育种流程
①选取双亲
子一代
子二代
选出稳定遗传的个体推广。
②实例：
培育能稳定遗传的抗病红果肉番茄
P 抗病、黄果肉ssrr × 易感病、红果肉SSRR
↓
F1 易感病、红果肉SsRr
↓⊗
F2 3/16抗病红果肉ssR_
↓连续多代自交，直至不再发生性状分离为止
选择既能抗病又是红果肉的能稳定遗传的优良品种
（4）优点：
可以将多个品种的优良性状集中在一起。
（5）缺点：
育种周期长；育种筛选过程复杂；不能产生新基因和新性状。
2．诱变育种
含义
利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程
原理
基因突变和染色体畸变
人工诱变方法
辐射诱变和化学诱变
优点
①可提高突变频率
②能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状
③改良作物品质，增强抗逆性
缺点
由于突变的多方向性，育种具有一定的盲目性。
获得理想的个体需要处理大量的材料
应用
①植物：
“太辐一号”小麦，用辐射处理萌发的种子或者幼苗
②微生物：
高产青霉素菌株
③动物：
家蚕利用辐射的方法将常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体上，使ZW卵和不带卵色的ZZ卵有所区别
1．杂交育种所依据的主要遗传学原理是（ ）
A．基因突变 B．基因自由组合
C．染色体交叉互换D．染色体结构变异
解析 基因突变是诱变育种所依据的主要遗传学原理，A错误；杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因重组即基因自由组合，B正确；染色体交叉互换不是生物育种所依据的遗传学原理，C错误；染色体结构变异有缺失、重复、倒位和易位，不是生物育种的遗传学原理，D错误。
答案 B
2．一种植物只开红花，但在红花中偶然出现了一朵白花，若将白花种子种下去，它的后代都开白花，其原因是（ ）
A．自然杂交 B．基因突变
C．基因重组 D．染色体畸变
解析 根据题意，一种植株上开满红花，其中仅出现一朵白花，最可能的情况是发生了基因突变的结果，从而导致性状改变。
答案 B
【归纳总结】
诱变育种与杂交育种的比较
项目
杂交育种
诱变育种
原理
基因重组
基因突变和染色体畸变
方法
杂交→自交→筛选→自交
辐射诱变、化学诱变
优点
使不同个体的优良性状集中于同一个体上
可以提高突变的频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程
局限性
育种年限较长
有利变异的个体不多，需处理大量实验材料
杂交玉米是利用杂种优势的特点
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太空红皮南瓜
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考点二 单倍体育种、多倍体育种（a/a）
1．单倍体育种
（1）概念：
利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。
（2）单倍体特点：
植株小而弱，且高度不育。
（3）原理：
染色体畸变。
（4）程序
利用常规方法获得杂种F1，将F1的花药放在人工培养基上进行离体培养，花粉细胞经多次分裂形成愈伤组织，诱导愈伤组织分化成幼苗。
用秋水仙素处理幼苗，染色体加倍后成为可育的纯合植物。
（5）特点
①缩短育种年限。
②能排除显隐性干扰，提高效率。
2．多倍体育种
（1）多倍体特点：
细胞比二倍体的大，细胞内有机物的含量高、抗逆性强。
（2）原理：
染色体畸变。
（3）人工诱变多倍体
①方法：
目前效果较好的方法是用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗等。
②机理：
秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，因此染色体虽已复制，但不能分离，最终导致染色体数目加倍。
（4）实例：
三倍体无籽西瓜的培育
第一年用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗时，处理的部位是芽尖，因为芽尖细胞分裂旺盛。
第二年将二倍体的花粉传到三倍体植株的雌花上，作用是刺激子房发育成果实；三倍体西瓜无籽的原因是减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常配子。
3．（2016·浙江4月选考）用六倍体小麦和二倍体黑麦培育出异源八倍体小黑麦。
这种育种方式属于（ ）
A．转基因育种B．辐射诱变育种
C．化学诱变育种D．多倍体育种
解析 六倍体小麦和二倍体黑麦杂交获得异源四倍体，然后用秋水仙素处理诱导染色体加倍，经选育得到异源八倍体小黑麦，这种人工诱导多倍体的育种方式即多倍体育种。
答案 D
4．（2017·绍兴选考模拟）下列有关单倍体育种的叙述，错误的是（ ）
A．获得单倍体不是育种的目的
B．能缩短育种年限
C．能排除显隐性干扰
D．秋水仙素处理是产生单倍体植株的简便而有效的方法
解析 秋水仙素处理是获得多倍体的方法。
答案 D
单倍体育种过程
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无籽西瓜真的好甜
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考点三 转基因技术（b/b）及其安全性（加试：
b）
1．含义
2．过程
获取目的基因→将其导入受体细胞内，使其整合到受体的染色体上，让其在受体内表达且该性状还能稳定地遗传给后代。
3．特点
4．应用
（1）利用植物转基因技术培育农作物新品种。
（2）利用动物转基因技术培育动物新品种，并能利用转基因动物作为生物反应器生产医用蛋白和多肽。
（3）用于治理环境污染。
5．潜在威胁
5．（2017·温州模拟）将北极海鱼的抗冻基因导入西红柿，培育出在冬天也能长期保存的西红柿。
该育种方法属于（ ）
A．基因工程育种 B．诱变育种
C．单倍体育种 D．杂交育种
解析 将一种生物的基因转入到另一种生物体内的技术称为转基因技术，通过转基因技术培育新品种的方法叫基因工程育种。
答案 A
6．能够打破物种界限，定向改造生物遗传性状，按照人们的意愿培育生物新品种的方法是（ ）
A．杂交育种 B．诱变育种
C．单倍体育种 D．转基因技术
解析 只有转基因技术可以按照人们的意愿将特定的基因转入特定的生物体内，来实现对生物性状的定向改造。
答案 D
【归纳总结】
转基因生物和转基因食品的优点和缺点
（1）优点
①解决粮食短缺问题；②减少农药的使用，从而减少环境污染；③节省生产成本，降低粮食售价；④增加食物营养，提高附加价值；⑤增加食物种类，提升食物品质；⑥促进生产效率提高，带动相关产业发展。
（2）缺点
①可能产生新毒素和新过敏原；②可能产生抗除草剂的杂草；③可能使疾病的散播跨越物种的障碍；④可能会损害农作物的生物多样性；⑤可能会干扰生态系统的稳定性。
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★转基因抗虫棉，专门破坏害虫的消化系统，导致其死亡。
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1．（2016·浙江10月选考）用γ射线处理籼稻种子，选育出了新品种。
该育种方法属于（ ）
A．杂交育种B．诱变育种
C．单倍体育种D．转基因育种
解析 用γ射线处理籼稻种子可诱发基因突变，属于诱变育种。
答案 B
2．（2017·衢州调研）育种人员以抗病黄果肉番茄与易感病红果肉番茄为材料，通过杂交的方法成功培育出抗病红果肉番茄新品种．这种育种方法属于（ ）
A．杂交育种B．诱变育种
C．单倍体育种D．多倍体育种
解析 通过有性杂交将两个或多个优良性状组合在一起获得新品种的育种方法称为杂交育种。
答案 A
3．（2017·温州十校联合体联考）下列实践活动包含转基因技术的是（ ）
A．水稻F1花药经培养和秋水仙素处理，获得基因型纯合新品种
B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，获得抗虫矮秆小麦
C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株
D．用射线照射大豆，获得种子性状发生变异的大豆
解析 A项是单倍体育种，B项是杂交育种，D项是诱变育种。
答案 C
4．下列各选项中能够体现基因重组的是（ ）
A．利用人工诱变的方法获得青霉素高产菌株
B．利用基因工程手段培育生产人干扰素的大肠杆菌
C．在海棠枝条上嫁接苹果的芽，海棠和苹果之间实现基因重组
D．二倍体与四倍体杂交后获得的三倍体无籽西瓜
解析 青霉素高产菌株的获得是基因突变的结果；大肠杆菌生产人干扰素是通过转变基因实现的，属于基因重组；在海棠枝条上嫁接苹果的芽，海棠和苹果的遗传物质均没有改变；无籽西瓜的培育利用了染色体数目变异的原理。
答案 B
5．如作物①和②两个品种为基础，培育出④⑤⑥⑦四个品种的过程，根据下图，回答下列问题：
（1）由图中Ⅰ→Ⅱ获得⑤称为________育种，其育种原理是________，其中过程Ⅱ是________。
（2）由图中Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ获得⑤过程，其育种原理是________，其中Ⅲ表示________技术．该育种方法优点是________。
（3）由图中Ⅰ→Ⅱ获得⑤时，AAbb所占比例为________，由图中Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ获得⑤时，AAbb所占比例为________。
（4）图中Ⅳ、Ⅴ过程常用的方法是________，该处理的作用机理是________________________________________________________________________。
（5）品种⑥为________倍体，它接受④花粉后结________（有、无）籽果实。
（6）由②培育出⑦的育种方法Ⅵ是________，而通过该过程出现优良性状也是不容易的，其原因是_____________________________________________。
（7）Ⅶ过程育种方法与Ⅵ过程相比，其优点是_____________________________。
解析
（1）过程Ⅰ、Ⅱ是杂交育种，原理是基因重组，过程Ⅰ是杂交，Ⅱ是自交。
（2）Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ获得⑤过程是单倍体育种，原理是染色体畸变，Ⅲ是花药离体培养，单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。
（3）杂交育种过程中F1为AaBb，所以F2中AAbb所占比例为
×
＝
。
单倍体育种过程产生Ab配子的概率为
，所以获得AAbb的概率为
。
（4）过程Ⅳ、Ⅴ常用秋水仙素处理幼苗，秋水仙素的作用机理是抑制纺锤体的形成，使染色体加倍。
（5）品种⑥有四个染色体组，是四倍体，能正常产生配子，接受④花粉后形成的受精卵中有3个染色体组，可获得四倍体果实三倍体种子。
（6）由②培育出⑦的育种方法是诱变育种，由于突变具有不定向性和多害少利性，所以不易出现优良性状。
（7）Ⅶ是基因工程育种，优点是能定向改造生物的性状。
答案
（1）杂交 基因重组 自交
（2）染色体畸变 花药离体培养 明显缩短育种年限
（3）
（4）用秋水仙素处理幼苗 抑制纺锤体的形成，使染色体加倍
（5）四 有
（6）诱变育种 突变具有多方向性和多害少利性
（7）能定向改造生物的性状
（时间：
40分钟）
1．下列属于诱变育种实例的是（ ）
A．八倍体小黑麦B．高产青霉菌
C．无籽葡萄D．抗虫棉
解析 培育高产青霉菌的原理是基因突变，属于诱变育种的实例。
答案 B
2．单倍体育种与常规的杂交育种相比，主要优点是（ ）
A．获得纯种显性后代B．明显缩短育种年限
C．无需对植物进行栽培D．产量明显提高
解析 单倍体育种与常规的杂交育种相比，其主要优点是明显缩短育种年限，而且后代肯定是纯合子。
答案 B
3．将某马铃薯品种的花药进行离体培养获得幼苗，在幼苗细胞中发现了12对染色体，能够确定此幼苗个体属于（ ）
A．二倍体B．单倍体
C．四倍体D．多倍体
解析 花药里的花粉粒只有体细胞中的染色体数的一半，花药进行离体培养获得植株，无论细胞中含几个染色体组，都是单倍体。
因此，将某马铃薯品种的花药进行离体培养获得幼苗，能够确定此幼苗个体属于单倍体。
答案 B
4．使用射线照射获得抗逆性强的“太辐一号”小麦的育种方法是（ ）
A．杂交育种B．诱变育种
C．单倍体育种D．多倍体育种
解析 使用射线照射小麦，使其发生基因突变，从而获得抗逆性强的“太辐一号”，属于诱变育种。
答案 B
5．两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按照自由组合定律遗传，欲培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的育种方法是（ ）
A．人工诱变育种B．基因工程育种
C．单倍体育种D．杂交育种
解析 由题意可知，两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，要培育出基因型为aabb的新品种，由于aabb是隐性状，该性状一旦出现就是纯合子，因此可以用杂交育种的方法，在子二代中直接选种。
答案 D
6．某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而健壮，果穗大、子粒多，因此这些植株可能是（ ）
A．单倍体B．二倍体
C．多倍体D．杂交种
解析 玉米是二倍体植株，其单倍体高度不育，不会产生籽粒，A错误；玉米是二倍体植株，属于“一般的玉米植株”，B错误；多倍体发育迟缓，与题干中“早熟”一词不符，C错误；杂交种具有早熟、生长整齐而健壮，果穗大、籽粒多等优势，D正确。
答案 D
7．应用基因工程方法，可将酵母菌制造成“工程菌”，用于生产乙肝疫苗。
在制造该“工程菌”时，应向酵母菌导入（ ）
A．乙肝病毒的表面抗原B．抗乙肝病毒抗体的基因
C．抗乙肝病毒的抗体D．乙肝病毒的表面抗原的基因
解析 乙肝疫苗是指减毒或灭毒的乙肝病毒，利用基因工程生产乙肝疫苗时，应向酵母菌导入目的基因，即乙肝病毒的表面抗原的基因。
答案 D
8．将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。
该幼苗发育成的植株具有的特征是（ ）
A．能稳定遗传B．单倍体
C．有杂种优势D．含四个染色体组
解析 杂合的二倍体植株有两个染色体组，花粉中含有一个染色体组，花药离体培养后得到单倍体植株，再用秋水仙素处理，染色体数目加倍后为纯合子，由于纯合子自交后代不发生性状分离，即能稳定遗传，A正确、C错误；得到的纯合植株含有两个染色体组，B、D错误。
答案 A
9．下列不属于诱变育种的实例是（ ）
A．一定剂量的γ射线引起变异得到新品种
B．用一定剂量的X射线处理青霉素菌株获得高产菌株
C．玉米单株自交后代中出现一定比例的白化苗
D．激光照射植物或动物引起突变得到新品种
解析 玉米单株自交后代中出现一定比例的白化苗，属于性状分离，没有发生基因突变，不属于诱变育种。
答案 C
10．下列生物培育原理相同的一组是（ ）
A．太空椒和抗虫棉
B．无籽番茄和“太辐一号”小麦
C．高产优质杂交水稻和青霉素高产菌株
D．无籽西瓜和八倍体小黑麦
解析 无籽西瓜和八倍体小黑麦均是通过多倍体育种得到的，原理是染色体数目变异。
答案 D
11．下列与多倍体形成有关的是（ ）
A．染色体结构的变异B．纺锤体的形成受到抑制
C．个别染色体增加D．非同源染色体自由组合
解析 多倍体形成是染色体数目的变异，与染色体结构的变异无关，A错误；多倍体的形成可以采用秋水仙素或低温处理，原理是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，B正确；多倍体形成是染色体成倍的增加，染色体个别增加与多倍体形成无关，C错误；多倍体形成的原理是染色体数目的变异，与非同源染色体自由组合无关，D错误。
答案 B
12．下列关于育种的叙述，正确的是（ ）
A．人工诱变育种一定能出现人们所需要的性状
B．培育三倍体无籽西瓜利用的变异原理属于不遗传的变异
C．单倍体育种过程中需要用到植物组织培养技术
D．杂交育种和多倍体育种的原理均为基因重组
解析 生物的变异是不定向的，诱变育种利用的原理是基因突变，其最大的特点是多方向性，所以人工诱变育种不一定出现人们所需要的性状，A错误；无籽西瓜的“无籽”是染色体数目变异，属于可遗传的变异，B错误；单倍体育种过程中的花药离体培养需要用到植物组织培养技术，C正确；杂交育种用到了基因重组原理，多倍体育种的原理为染色体数目变异，D错误。
答案 C
13．下列几种育种方法，能改变原有基因的分子结构的是（ ）
A．杂交育种B．诱变育种
C．单倍体育种D．多倍体育种
解析 诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变，基因突变可改变基因的分子结构。
答案 B
14．如图是三倍体西瓜育种原理的流程图，请据图回答问题。
（1）用秋水仙素处理________时，可诱导多倍体的产生，因为这个部位的某些细胞具有________的特征，秋水仙素的作用为_______________________________________。
（2）三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，这一操作的目的在于________________________________________________________________________。
（3）四倍体母本上结出的三倍体西瓜，其果肉细胞为________倍体，种子中的胚为________倍体。
三倍体植株不能进行减数分裂的原因是________，由此而获得三倍体无籽西瓜。
（4）三倍体西瓜高产、优质，这些事实说明染色体组倍增的意义在于________________________________；上述过程需要的时间周期为________。
（5）育种过程中，三倍体无籽西瓜偶尔有少量种子。
请从染色体组的角度解释，其原因是_____________________________________________________________________。
（6）三倍体无籽西瓜的性状________（填“能”或“否”）遗传，请设计一个简单的实验验证你的结论并做出实验结果的预期。
_______________________________。
答案
（1）萌发的种子或幼苗 分裂旺盛 抑制细胞有丝分裂前期形成纺锤体
（2）通过授粉来刺激子房产生生长素，促进无籽果实的发育（或生长素促进生长）
（3）四 三 联会紊乱
（4）促进基因效应的增强 两年
（5）一个染色体组的全部染色体正好被纺锤丝拉向细胞的一极，另两个染色体组的全部染色体正好被纺锤丝拉向细胞的另一极，产生了正常的配子
（6）能 将三倍体无籽西瓜果皮的任意一部分进行植物组织培养（或无性繁殖），观察果实中是否有种子；合理预期：
成活长大后的植株仍然不能结出有籽果实
15．下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是（ ）
A．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度
B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害
C．开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提
D．目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上
解析 转基因生物是否存在安全问题，尚在争论之中，我国农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，以方便消费者自主选择。
但并不是国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害。
答案 B
16．下图为某农科所培育高品质小麦的过程，其中①③④⑤代表具体操作过程。
（1）具有①④⑤操作的育种方法是________，依据的原理是________。
（2）具有①③操
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